《水处理实验技术》指导书

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1、《水处理实验技术》指导书实验一颗粒自由沉淀实验一、颗粒自由沉淀实验颗粒自由沉淀实验是研究浓度较稀时的单颗颗粒的沉淀规律。一般是通过沉淀柱静沉实验，获取颗粒沉淀曲线。它不仅具有理论指导意义，而且也是给水排水处理工程中，某些构筑物如给水与污水的沉砂池设计的重要依据。目的1．加深对自由沉淀特点、基本概念及沉淀规律的理解。2．掌握颗粒自由沉淀实验的方法，并能对实验数据进行分析、整理、计算和绘制颗粒自由沉淀曲线。原理浓度较稀的、粒状颗粒的沉淀属于自由沉淀，其特点是静沉过程中颗粒互不干扰、等速下沉，其沉速在层流区符合Stokes（斯笃克斯）公式。但是由于水中颗粒的复杂性，颗粒粒径

2、、颗粒比重很难或无法准确地测定，因而沉淀效果、特性无法通过公式求得而是通过静沉实验确定。由于自由沉淀时颗粒是等速下沉，下沉速度与沉淀高度无关，因而自由沉淀可在一般沉淀柱内进行，但其直径应足够大，一般应使D≥100mm以免颗粒沉淀受柱壁干扰。具有大小不同颗粒的悬浮物静沉总去除率与截留速度U。、颗粒重量百分率的关系如下：(3-1)此种计算方法也称为悬浮物去除率的累积曲线计算法。设在一水深为H的沉淀柱内进行自由沉淀实验，如图3一且示。实验开始，沉淀时间为0，此时沉淀柱内悬浮物分布是均匀的，即每个断面上颗粒的数量与粒径的组成相同，悬浮物浓度为C0（mg／L），此时去除率E＝0

3、。实验开始后，不同沉淀时间I；，颗粒最小沉淀速度U；相应为(3-2)此即为ti,时间内从水面下沉到池底（此处为取样点）的最小颗粒di所具有的沉速。此时取样点处水样悬浮物浓度为Ci，而(3-3)此时去除率E0，表示具有沉速u≥ui(粒径d≥di)的颗粒去除率，而(3-4)则反映了ti时，未被去除之颗粒即d

4、水面，而是均匀地分布在整个沉淀柱的高度内，因此，只要在水面下，它们下沉至池底所用的时间能少于或等于具有沉速ui的颗粒由水面降至池底所用的时间ti，那么这部分颗粒也能从水中被除去。沉速us＜ui的那部分颗粒虽然有一部分能从水中去除，但其中也是粒径大的沉到池底的多，粒径小的沉到池底的少，各种粒径颗粒去除率并不相同。因此若能分别求出各种粒径的颗粒占全部颗粒的百分比，并求出该粒径在时间ti内能沉至池底的颗粒占本粒径颗粒的百分比，则二者乘积即为此种粒径颗粒在全部颗粒中的去除率。如此分别求出us＜ui的那些颗粒的去除率，并相加后，即可得出这部分颗粒的去除率。为了推求其计算式，我们

5、首先绘制ui～P关系曲线，其横坐标为颗粒沉速u，纵坐标为未被去除颗粒的百分比P，如图3－2示。由图中可见，(3-5)故ΔP是当选择的颗粒沉速由u1降至u2时，整个水中所能多去除的那部分颗粒的去除率，也就是所选择的要去除的颗粒粒径由d1减到d2时，此时水中所能多去除的，即粒径在d1～d2之间的那部分颗粒所占的百分比。因此当ΔP间隔无限小时，则dP代表了小于di的某一粒径d占全部颗粒的百分比。这些颗粒能沉至池底的条件，应是由水中某一点沉至池底所的用的时间，必须等于或小于具有沉速为ui的颗粒由水面沉至池底所用的时间，即应满足由于颗粒均匀分布，又为等速沉淀，故沉速和uα

6、的颗粒只有在x水深以内才能沉到池底。因此能沉至池底的这部分颗粒，占这种粒径的百分比为，如图3-1所示，而此即为同一粒径颗粒的去除率。取u0=ui，且为设计选用的颗粒沉速；us＝uα，则有由上述分析可见，dPS。反映了具有沉速uS颗粒占全部颗粒的百分比，而则反映了在设计沉速为u0的前提下，具有沉速uS（＜u0）的颗粒去除量占本颗粒总量的百分比。故(3-6)正是反映了在设计沉速为u0时，具有沉速为uS的颗粒所能去除的部分占全部颗粒的比率。利用积分求解这部分U。M。。的颗粒的去除率，则为故颗粒的去除率为(3-7)工程中常用下式计算(3-8)设备及用具1．有机玻璃管沉淀柱一根

7、，内径D≥100mm，高1.5m。工作水深即由溢流口至取样口距离，共两种，H1＝0.9m,H2＝1.2m。每根沉降往上设溢流管，取样管，进水及放空管。2．配水及投配系统包括钢板水池，搅拌装置，水泵、配水管，循环水管和计量水深用标尺、如图3－3示。3．计量水深用标尺，计时用秒表或手等。4．玻璃烧杯，移液管，玻璃棒，瓷盘等。5．悬浮物定量分析所需设备万分之一天平，带盖称量瓶，干燥皿、烘箱、抽滤装置、定量滤纸等。6．水样可用煤气洗涤污水，轧钢污水，天然河水或人工配制水样。步骤及记录1．将实验用水倒入水池内，开启循环管路闸门2，用泵循环或机械搅拌装置搅拌，待